Zašto je precnik zemljane žice manji od precnika faze

Razmatranja vezana za određivanje dimenzija zemljajuće žice

Dimenzija zemljajuće žice ne mora nužno da odgovara onoj faze (ili žive) žice. Međutim, njene dimenzije moraju strogo da se pridržavaju propisa iz električnih kodeksa, kao što je Nacionalni električni kodeks (NEC) u Sjedinjenim Američkim Državama. Niz ključnih faktora utiče na odgovarajuće dimenzionisanje zemljajućih žica:

Iako to nije česta situacija, u situacijama sa dugačkim vodovima ili kroznicima gde je minimalizacija impedancije ključna, zemljajuća žica može trebati da se poveća. To je zato što duža zemljajuća žica može doživeti značajan pad napona, što povećava otpor zemljajuće staze. Da bi se ova problema smanjila i osigurala sigurnost i pouzdanost električnog sistema, zemljajuća žica može biti dimenzionisana da odgovara faznom vodu.

U specifičnim električnim instalacijama, inženjeri mogu odabrati da zemljajuća žica bude iste veličine kao fazna žica kao dodatna sigurnosna mera. Ova praksa je posebno uobičajena u kritičnim sistemima gde bi električne greške mogle imati teške posledice, ili u područjima gde lokalni električni kodeksi imaju stroža zahteva. Korišćenjem veće zemljajuće žice, sistem može bolje rukovati strujama grešaka, smanjujući rizik od električnog udara i oštećenja opreme.

Razumevanje dimenzionisanja zemljajućih žica u električnim kroznicima

Kada je zemljajuća žica manja od fazne žice

U mnogim električnim kroznicima, zemljajuća (ili zemljajuća) žica tipično ima manji kaliber u poređenju sa faznom (živom) i neutralnom žicom, i ovaj dizajnerski izbor je baziran na nizu ključnih faktora:

Funkcija svakog tipa žice

• Fazna žica: Ova žica je odgovorna za prenos punog radnog toka tijekom normalnog rada krovnice. Ona snabdijevanje električnom snagom povezane uređaje i aparate.

• Neutralna žica: Služi kao povratna putanja za tok, prenoseći istu količinu struje kao fazna žica natrag do izvora snage.

Zemljajuća žica: Njegova primarna uloga je da pruži sigurnu putanju za struje grešaka, poput onih generisanih tokom kratkog spoja ili elektropropusnosti. Odvajajući ove neobične tokove, štiti opremu i štiti osoblje od električnog udara. Ključno je, zemljajuća žica nije uključena u normalnu operaciju prenosa struje kroz krovnice.

Zahtevi za prenos struje

Pošto zemljajuća žica prenosi struju samo tokom uslova greške, ne mora da nosi kontinuirane radne toke kao fazna žica. Struje greške obično teku vrlo kratko vreme, tipično samo dok neki uređaj za zaštitu od prekomjerne struje, kao što su prekidaci ili peći, ne iskace kako bi prekinuli krovnici. Zbog toga, zemljajuća žica može biti dimenzionisana da izdrži ove kratkotrajne talase bez pregrejavanja. Njen dizajn omogućava da prenese struje grešaka dovoljno dugo da zaštitni uređaji prekinu krovnici, a kratka trajanja grešaka smanjuju rizik od značajnog nagromadljivanja toplote. To omogućava upotrebu žice manjeg kalibra, smanjujući troškove i korišćenje materijala, ali i dalje zadovoljavajući ključne standarda sigurnosti i performansi. Prevelika zemljajuća žica bi dovela do nepotrebnih troškova bez nudića značajne dodatne sigurnosne prednosti.

Razmatranja vezana za pad napona

Pad napona nije glavni problem u dizajnu zemljajućih žica jer one ne prenose struju kontinuirano. Takođe, zemljajuće žice su često instalirane u relativno kratkim dužinama. Ova kratka dužina omogućava brzi prenos struja grešaka do zemlje, aktivirajući prekidac da iskače bez pregrejavanja žice. Stoga, manja zemljajuća žica može biti korišćena bez kompromitovanja performansi krovnice.

Standardi dimenzionisanja temeljeno na kodeksima

Nacionalni električni kodeks (NEC): NEC pruža detaljne smernice u tabeli 250.122 koje specificiraju minimalnu veličinu voda za zemljajuću opremu (EGC). Ovi zahtevi su bazirani na ocjeni uređaja za zaštitu od prekomjerne struje, kao što su prekidaci ili peći, koji štite krovnice.

Međunarodna elektrotehnička komisija (IEC): Slično NEC, IEC standardi definišu minimalnu veličinu zemljajućih vodova. Međutim, IEC smernice obično uzimaju u obzir faktore kao što su veličina faznih vodova i maksimalni očekivani tok greške. Ovi kodeksi osiguravaju da zemljajuće žice budu odgovarajuće veličine - ni previše male, što bi moglo dovesti do neuspjeha tokom grešaka, niti previše velike, što bi bilo nepotrebnim troškom.

Praktični primeri

• Za krovnice zaštićene 15-amperskim prekidacem, fazna žica tipično ima #12 AWG, a zemljajuća žica mora biti najmanje #14 AWG bakar.

• Sa 20-amperskim prekidacem, fazna žica je 10 AWG, a zemljajuća žica treba biti najmanje #12 AWG bakar.

• U slučaju 50-amperskog prekidaca, fazna žica je #6 AWG, a minimalna veličina zemljajuće žice je 10 AWG bakar.

• Za 100-amperski prekidac i panel, gdje je servisni kabel #4 AWG, zemljajuća žica mora biti najmanje #8 AWG bakar.

• Za 200-amperski servis, fazne žice su najmanje #3/0 AWG, a zemljajuća žica treba biti #4 AWG.

• Krovnice sa veoma velikim prekidacima, kao što su oni ocijenjeni na 600 ampera, zahtijevaju zemljajuće žice proporcionalno dimenzionisane kako bi mogle rukovati potencijalnim tokovima grešaka.

Iako zemljajuća žica u većini slučajeva manja je od fazne žice, postoje izuzeci.

Kada zemljajuća žica odgovara veličini fazne žice

Postoje specifični scenariji u kojima zemljajuća žica mora biti iste veličine kao fazna žica:

Vodi za spajanje

Kada se zemljajuće žice koriste za spajanje, kao što je povezivanje metalnih dijelova električne opreme sa sistemom zemljanja, mogu trebati da budu iste veličine kao fazna žica. To osigurava da efektivno prenose struje grešaka i održavaju integritet spajanja, pružajući pouzdano zaštitu od električnih opasnosti.

Veličine voda velikog kalibra

Za krovnice koje koriste vode velikog kalibra (npr. 3/0 AWG ili veće), NEC propisuje proporcionalno veće zemljajuće žice. Ovo je da bi se osiguralo da sistem zemljanja može rukovati visokim tokovima grešaka povezanima sa krovnicama velike kapaciteta i održao sigurnost električne instalacije.

Posebne primene opreme

Određeni tipovi osjetljive ili velike kapacitete opreme, kao što su fotovoltačke (PV) instalacije, mogu zahtijevati zemljajuće žice dimenzionisane da odgovaraju faznim žicama. Ovo dimenzionisanje je potrebno kako bi se osiguralo efikasno proticanje struje grešaka i smanjila impedanca, unapređujući ukupnu sigurnost i performanse opreme i električnog sistema.

Posledice pogrešnog dimenzionisanja zemljajuće žice

Zemljajuća žica u električnom sistemu ne mora uvijek da odgovara veličini žive ili neutralne žice; može biti malo veća ili manja. Kada se koristi veća zemljajuća žica, iako to ne predstavlja rizik za električni sistem, dolazi sa povećanim troškovima zbog dodatnog materijala. U situacijama gde je potrebna dodatna dužina, može se koristiti kutija za priključak kako bi se proširila žica bez kompromitovanja integriteta sistema zemljanja.

Zapravo, veća zemljajuća žica nudi nekoliko prednosti i može biti posebno korisna u određenim situacijama. Sa njihovim nižim otporom, veće žice efektivno smanjuju pad napona, osiguravajući stabilniju električnu vezu. To postaje posebno važno u sistemima koji zahtijevaju veće kapacitete prenosa struje. Smanjujući gubitke napona, veća zemljajuća žica pomaže u održavanju konstantne električne performanse, unapređujući pouzdanost i sigurnost celokupnog sistema.

S druge strane, korišćenje zemljajuće žice koja je prevelika može dovesti do ozbiljnih problema. Manje žice imaju više električnog otpora, što može smetati pravilnom funkcionisanju magnetnog mehanizma prekidanja kod prekidaca. Ova smetnja znači da prekidac može ne reagirati brzo kao što treba u slučaju greške, dopuštajući da potencijalno opasni nivo struje prođe kroz sistem. Takođe, manje zemljajuće žice možda ne mogu rukovati prekomernim tokovima grešaka, dovodeći do pregrejavanja. U ekstremnim slučajevima, ovo pregrejavanje može dovesti do taloženja žice, stvarajući značajan požarni rizik i stavljaći pod rizik i imovinu i ljudske živote.

Da bi se osigurala sigurnost i optimalna performansa električnog sistema, neophodno je koristiti zemljajuću žicu odgovarajuće veličine. Na primjer, za standardni 100-amperski servis sa 150-stopinjskim vodom, obično se preporučuje 8 AWG (American Wire Gauge) zemljajuća žica. Pridržavanje ovih smernica veličine pomaga da se zaštiti od električnih opasnosti i osigura da sistem zemljanja funkcioniše efikasno, pružajući pouzdanu zaštitu u slučaju greške.